Muestran bloques de refrigeración líquida con impresión 3D y contacto directo: mejoran hasta 3,5x

La idea no es nueva como tal, es un giro de rosca más a lo que será, si así se demuestra, el futuro de la refrigeración líquida custom, todo gracias a la impresión 3D. Y es que en el ITF World se han mostrado los primeros bloques para lograr mantener a raya a los procesadores actuales, donde se requiere un paso más en lo que a refrigeración se refiere. Por ello, el contacto directo con sellado mejorará la transferencia de calor en hasta 3,5 veces, ¿cómo de factible es esta solución? ¿Qué tipos de bloques de refrigeración líquida custom se pueden hacer con impresión 3D?

Son prototipos, se está estudiando y se sigue mejorando, pero sentará el primer paso para dejar atrás los diseños de bloques actuales y que, en algunos casos, cualquiera pueda fabricar su propio bloque en casa, al menos de baja calidad. El concepto deja algunas dudas, que al final del artículo valoraremos e intentaremos dar solución, pero lo mostrado es sin duda el siguiente paso en la refrigeración.

Un problema térmico que irá en aumento en la próxima década

Direct Die Block, un concepto que a todos aquellos que llevamos más de dos décadas en esto de la refrigeración custom o extrema nos sonará. Los procesadores actuales y sobre todo futuros tienen un problema muy grande para ser refrigerados, y es que la reducción de la escala nanométrica implica mayor densidad, sí, dará procesadores más potentes, también, pero implica que la densidad de potencia de los mismos sea peor, ya que los valores no paran de aumentar, y por lo tanto, cada vez es más difícil refrigerar el mismo TDP.

Por ello, los bloques actuales con cold plate lo están pasando realmente mal cuando se enfrentan a consumos de 600W, 400W y próximamente se especula con 700W, lo cual implica una transferencia de calor que tiene que maximizarse, y los metales baratos están llegando al límite en cuanto a velocidad de dicha transferencia, reparto de calor y dispersión del mismo con un líquido.

Con esto en mente, ha habido muchos intentos en la historia en cuanto a bloques de contacto directo, con buenos resultados, pero peligrosos montajes en su mayoría, además los fabricaba un par de marcas y eran caros. El objetivo de lo presentado es cambiar todo esto.

Bloques de refrigeración líquida con impresión 3D y contacto directo

Con todo lo dicho en mente, la impresión de estos nuevos bloques en 3D se hace con polímeros estándar, de manera que estos puedan soportar altas cargas de temperatura. El diseño puede ser personalizado, pero en todos los casos expuestos el líquido impacta directamente con el IHS, o varios IHS, según el tipo de procesador.

Además, el diseño se adapta a la medida del procesador, por lo que al ser de contacto directo la superficie útil del mismo es mínima, la adaptación en concreto permite reducir todavía más el área del bloque de refrigeración líquida impreso en 3D, así que el coste también se reduce.

Para que el agua no se filtre por el PCB del procesador o el socket, o la placa base, el sistema de sellado es a base de juntas tóricas, donde dependiendo del diseño se usa una o dos. Igualmente, esto que parece poco fiable realmente sí que lo es, pero igualmente el imec está trabajando en diferentes mecanismos de sellado.

Varios diseños, tipos de sellado y materiales

En cuanto al diseño interno, hay varios modelos. El primero es el típico flujo directo al IHS, pero ya hay varios que implican tener una especie de jetflow a modo de estrías en la parte superior del IHS, que aseguran están logrando mejores resultados. No es más que la implementación del jet de toda la vida, pero directo al IHS sin cold plate.

Igualmente, aseguran que están probando los ciclos térmicos, porque la continua dispersión del líquido y los cambios de temperatura en los materiales podrían producir fugas por capilaridad, así que tienen que probar refrigerantes, materiales de impresión, de plásticos y otros como los racores a usar.

El objetivo es refrigerar 1 vatios por milímetro cuadrado de superficie, que debería aumentar al doble en pocos años.

El problema es que desde el imec afirman que teóricamente se podría conseguir 100W/mm2 o incluso en el futuro, con diseños generados por IA, hasta 500W/m2, pero es teoría a estudiar y diseñar. El objetivo real a largo plazo es de 3,5W/mm2 que es 3,5 veces el mejor rendimiento que se puede conseguir en la actualidad.